暖通空调习题集和答案

-1-第一章绪论习题1-1暖通空调在建筑环境控制中担负着怎样的技术使命?【答】作为一门应用性的技术科学，暖通空调肩负着这样的使命：遵循“以人为本”的宗旨，采用科学的环境控制技术，为人类创建一种健康、舒适而又富有效率的建筑环境，从而满足现代社会里人们在生活、工作及其他活动中对室内环境品质日益增长的需求。1-2暖通空调主要的系统类型有哪些？各自的基本组成和工作原理是什么？【答】暖通空调主要有供暖、通风、空气调节三种系统类型。供暖系统通过采用一定技术手段向室内补充热量，主要针对室内热环境进行温度参数的合理调控，以满足人类活动的需求，一般由热源、散热设备、和输送管道等组成。通风系统是以空气作为工作介质，采用换气方式，主要针对室内热（湿）环境（由温度、湿度及气流速度所表征）和（或）室内外空气污染物浓度进行适当调控，以满足人类各种活动需求，一般由风机、进排风或送风装置、风道以及空气净化和（或）热湿处理设备等组成。空气调节系统，是通过采用各种技术手段，主要针对室内热（湿）环境及空气品质，对温度、湿度、气流速度和空气洁净度、成分等参数进行不同程度的严格控制，以满足人类活动高品质环境需求，基本组成包括空调冷热源、空气处理设备、冷热介质输配系统（包括风机、水泵、风道、风口与水管等）、空调末端装置及自动控制和调节装置等。1-3空气调节可以分为哪两大类，划分这两类的主要标准是什么？【答】空调系统可以分为舒适性空调和工艺性空调两大类型，主要标准是按照空气调节的作用或服务对象而划分的。舒适性空调作用是维持良好的室内空气状态，为人们提供适宜的工作或生活环境，以利于保证工作质量和提高工作效率，以及维持良好的健康水平。而工艺性空调作用是维持生产工艺过程或科学实验要求的室内空气状态，以保证生产的正常进行和产品的质量。1-4现代暖通空调在观念上发生了哪些变化？在技术上呈现出怎样的发展趋势？【答】首先是对其功能的观念转变，不但要为人类创造适宜的人居环境，还要肩负节能减排，保护地球资源和有效利用能源的重任；其次是深度方面，已远不限于为人类活动创建适宜的建筑环境，更着眼于室内环境质量的全面提升；再者是服务对象方面，它的应用不在是某些特定对象享用的“奢侈品”，而应视为人类提高生活质量、创造更大价值、谋求更快发展的必需品。-2-伴随建筑业的兴盛和建筑技术的进步，暖通空调技术获得了较快发展，其发展趋势为:①更加合理的用能，以降低能耗。提高能源利用效率，开发利用新能源和各种可再生能源；推广、改进各种节能技术，降低能源消耗；合理利用现有能源，实现冷、热源多元化用能，电力、燃气、煤并用，电力与自然能源并用，发展热、电联供，扩大燃气供能范围，开展区域供热、供冷等。②开发新型设备和系统，各种新型暖通空调系统和技术不断涌现。③创立新的设计观念和方法，如整体系统化、可持续性与动态设计、性能化设计概念出现并逐渐完善；设计理念由单纯地提供适宜的温湿度环境向创建舒适、健康、环保，高品质的室内空气质量的建筑环境转变。④更加注重提高系统控制、管理的自动化水平。1-5你对建筑环境控制技术的意义与内涵是如何认识的？-3-第二章室内热湿负荷计算2-1建筑物内部热湿污染的成因及危害是什么？【答】①对于建筑物内部热污染：建筑物处于自然环境中，外部与内部热源综合作用于室内空气环境，通过导热、辐射或对流方式与其进行热量交换并形成加载于室内空气环境的热负荷，使之产生不利于人体舒适、健康或生产工艺特定需求的过热效应或过冷效应，室内环境遭受热污染。过热或过冷的环境会影响人体舒适、健康和工作效率甚至危及人的生命，对于某些生产工艺过程来说，一旦遭受热污染，将不能维持正常的生产与工艺操作，影响产品与成果的质量。②对于建筑物内部湿污染：建筑物处于自然环境中，外部与内部湿源综合作用于室内空气环境，通过蒸发、凝结或渗透、扩散等物理作用实现与其进行湿交换并形成加载于室内空气环境的湿负荷，使之产生不利于人体舒适、健康或生产工艺特定需求的湿度参数，室内环境遭受湿污染。其危害与热污染危害相似，只是产生的机理不同而已。2-2夏季空调室外计算干球温度是如何确定的？夏季空调室外计算湿球温度呢？【答】《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—2003）规定夏季空调室外计算干球温度采用历年平均不保证50h的干球温度，夏季空调室外计算湿球温度采用历年平均不保证50h的湿球温度。2-3冬季空调室外计算温度是否与采暖室外计算温度相同？为什么？【答】不相同。冬季空调室外计算温度采用历年平均不保证1天的日平均温度，而采暖室外计算温度取冬季历年平均不保证5天的日平均温度。2-4试计算重庆市夏季空调室外计算逐时温度（tτ）。【解】按教材式（2.3）W,Wpr+ttt计算，并查教材附录1得重庆市夏季日平均温度和夏季空调室外计算干球温度，得00WWp0r36.5C32.5C7.69C0.520.52ttt，结果见表2.1。表2.1题2-4计算过程及结果时刻1:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:00-4-β-0.35-0.38-0.42-0.45-0.47-0.41-0.28-0.120.030.160.290.40△tr/℃7.69tWp/℃32.5tW，τ/℃29.8129.5829.2729.0428.8929.3530.3531.5832.7333.7334.7335.58时刻13:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:0024:00β0.480.520.510.430.390.280.140.00-0.10-0.17-0.23-0.26△tr/℃7.69tWp/℃32.5tW，τ/℃36.1936.536.4235.8135.5034.6533.5832.5031.7331.1930.7330.502-5室内空气计算参数确定的依据是什么？【答】室内空气参数的确定主要依据室内参数综合作用下的人体热舒适、工艺特定需求和工程所处地理位置、室外气候、经济条件和节能政策等具体情况。2-6室外空气综合温度的物理意义及其变化特征是什么？【答】建筑围护结构总是同时受到太阳辐射和室外空气温度的综合热作用，为方便计算建筑物单位外表面得到的热量而引入室外空气综合温度概念，其相当于室外气温由空调室外计算温度增加了一个太阳辐射的等效温度值，并减少了一个围护结构外表面与天空和周围物体之间的长波辐射的等效温-5-度值。其主要受到空调室外空气温度、围护结构外表面接受的总太阳辐射照度和吸收系数变化的影响，所以不同时间不同地点采用不同表面材料的建筑物的不同朝向外表面会具有不同的逐时综合温度值。2-7按上题条件分别计算中午12:00外墙和屋面处室外空气的综合温度zztt屋墙、。【解】首先确定12:00室外空气的计算温度：查教材附录1得西安00Wpr30.7C8.7Ctt，,由教材表2.1查得0.4,则有000W1230.7C0.48.7C34.18Ct，再由教材附录2查得值：屋面0.74,南墙0.7。西安的大气透明度等级为5[5],由教材附录3查得I值：屋面(水平面)为9192W/m,南墙为4382W/m，取2018.6W/mCw，于是可求得12:00室外空气综合温度分别为屋顶：2000Z12200.74919W/m34.18C3.5C65.3C18.6W/mCt，（）南墙：200Z12200.74438W/m34.18C51.6C18.6W/mCt，（）2-8房间围护结构的耗热量如何计算？通常需要考虑哪些修正？【答】围护结构的基本耗热量包括基本耗热量和附加（修正）耗热量两项。基本耗热量按下式计算：NW=()QKFtta，K为围护结构的传热系数，F为围护结构的计算面积，tN、tW分别为冬季室内、外空气的计算温度，a为围护结构的温差修正系数。附加耗热量要考虑朝向修正、风力修正、高度修正等主要修正，另外如考虑窗墙比修正、具有两面及其以上外墙的修正等。对于间歇供暖系统还要考虑间歇附加率。2-9层高大于4m的工业建筑，在计算冬季采暖围护结构耗热量时，地面、墙、窗和门、屋顶和天窗冬季室内计算温度如何取值？【答】冬季室内计算温度应根据建筑物的用途确定，但当建筑物层高大于4m时，冬季室内计算温度应符合下列规定：①地面，应采用工作地点的温度。②墙、窗和门，应采用室内平均温度。③屋顶和天窗，应采用屋顶下的温度。2-10在什么情况下对采暖室内外温差不需要进行修正？【答】当供暖房间并不直接接触室外大气时，围护结构的基本耗热量会因内外传热温差的削弱而减少，为此引入了围护结构的温差修正系数，其大小取决于邻室非供暖房间或空间-6-的保温性能和透气状况。若邻接房间或空间的保温性能差，易于室外空气流通，则该区域温度接近于室外气温，温差修正系数亦接近于1。若已知冷测温度或用热平衡法能计算出冷测温度时，可直接用冷测温度代入，不再进行温差修正。2-11位于西安的某办公楼为一矩形南北向多层建筑物，其冬季采暖室内设计温度为18℃，设计相对湿度为45%，内走廊温度较室内低1~2℃（隔墙传热可以忽略）。已知该楼地面层南向№1办公室左邻办公室，右邻楼梯间，房间宽7.5m、深7.2m、高3.9m，围护结构设计条件：外墙：370mm砖墙，外表水泥砂浆20mm，内表面白灰粉刷20mm；内墙：240mm砖墙，内表面白灰粉刷20mm；外窗：推拉铝合金窗2个,每个外形（宽×高）为3.0×2.0m，可开启部分的缝隙长度为8m（冬季K值查教材附录4）；地面：非保温地面，K值按地带考虑；内门：普通木门（其传热可以忽略）。要求计算该№1办公室冬季供热设计热负荷。【解】①计算围护结构传热耗热量Q1：据各围护结构的基本耗热量及附加耗热量，可算得围护结构总传热耗热量Q1=3201.1W，其中不考虑风向、高度修正。西安市空调室外计算参数查教材附录1，各项计算值见表2.2。表2.2房间围护结构耗热量计算表围护结构面积F/m2传热系数K/（W·m-2·℃-1）室内计算温度tN/℃采暖室外计算温度tW/℃温差℃温差修正基本耗热量朝向修正%修正后耗热量Q/W南外墙3.9*7.5-12=17.251.5718-5231622.90-15529.46南外窗126.411766.40-151501.44东内墙28.081.720.8888.680888.68地面Ⅰ（7.5-0.28）*2=14.440.471156.100156.10地面Ⅱ14.440.23176.39076.39-7-地面Ⅲ14.440.12139.85039.85地面Ⅳ(7.2-0.41-6)*7.22=5.700.0719.1809.18总和3559.503201.10由于只有南面外墙，因此地面传热地带划分如图2.1。②计算冷风渗透耗热量Q2：西安冬季室外风速为2.7m/s，查教材表2-6得，每米窗缝隙渗入的空气量Ls=0.85m3/（m·h），该办公室仅有一面外墙，其外窗缝隙总长度l为16米，查教材附录6朝向修正系数取n=0.4，则总冷风渗透量G：S0.85GLln3m/(hm)16m0.45.443m/h于是，冷风渗透耗热量Q2：2QWNW0.278()PVctt0.2785.443m/h1.323kg/m10kJ/(kgC)0(185)C45.91W第一地带第二地带第三地带第四地带2m2m2m图2.1地面传热地带的划分③本题不考虑冷风侵入耗热量，故该办公室冬季供热设计热负荷：12QQQ3201.1W+45.91W=3247.01W2-12假定2-11题中的办公室分层设置一次回风集中空调系统承担冬季供暖任务，No1办公室的设计新风量为360kg/h。要求计算确定该No1办公室的空调系统冬季所需设计供暖负荷应为多少?【解】由上题知：Q=3247.01W新风耗热量：-8-300WWNW360kg/s1.0110J/(kgC)185C2323W3